Hace unos años, las ondas gravitacionales llegaron a los titulares, y aunque no haya quedado un poso claro en el ideario colectivo, al menos es un término que nos suena. Vibraciones del propio espacio tiempo que se propagan a la velocidad de la luz, atravesando el cosmos y trayendo hasta nosotros señales de lugares remotos, codificadas en “olas oscuras” donde la radiación electromagnética y nuestros ojos no tienen nada que hacer. Pero más allá de estas simplificaciones pseudo-poéticas y ambiguas, las ondas gravitacionales han jugado un papel determinante en el entendimiento de la cosmología moderna.

No solo confirman lo que ya sospechaba Albert Einstein sobre la naturaleza del propio espacio tiempo, sino que abren las puertas a desarrollar tecnologías capaces de observar el cosmos a través de ondas que no pertenecen al espectro de la luz visible, la infrarroja y la ultravioleta. Es como haber añadido un nuevo sentido a los que guiaban el avance de la astronomía y la cosmología.

Un avance extraordinario que debemos a muchas grandes mentes. Entre ellas, Kip Thorne, Barry Barish, y cientos de trabajadores de proyectos como LIGO o VIRGO. Y entre ellos, hoy recordamos a Rainer Weiss, un líder de opinión del panorama científico que, por desgracia, acaba de abandonarnos. Durante su carrera fue galardonado con elPremio Princesa de Asturias y el Premio Nobel de Física, reconocimientos otorgados, precisamente, por sus decisivas aportaciones al campo de las ondas gravitacionales. Su fallecimiento deja un hueco en la física y nos invita a recordar las maravillas a las que dedicó su vida y su intelecto.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Para comprender la trascendencia del trabajo de Weiss conviene volver a lo esencial. Las ondas gravitacionales son deformaciones del propio tejido del espacio-tiempo. Imaginemos que agitamos una sábana: esa ondulación que recorre la tela es una buena metáfora. La misma teoría de la relatividad que nos permitió predecir agujeros negros también nos decía que cuando dos objetos masivos, por ejemplo, dos estrellas, orbitan uno alrededor del otro, el espacio-tiempo no permanece inmóvil, sino que vibra y emite ondas. En situaciones extremas, como las colisiones de cuerpos compactos, la intensidad de esas vibraciones es lo bastante grande como para que, con la tecnología adecuada, podamos registrarlas.

Porque, aunque incluso nuestras manos girando como un molinillo producen ondas gravitacionales, estas son increíblemente débiles. Necesitamos objetos mucho mayores, más masivos incluso que los planetas y las estrellas como nuestro Sol. E, incluso así, necesitamos tecnología de una precisión absolutamente excepcional. Capaz de percibir cambios del espacio tiempo a la escala de un único protón, muy inferior al tamaño de un átomo.

¿Cómo las detectamos?

La solución que permitió captar esas ondulaciones es la interferometría láser. Explicado de forma muy simplificada, un interferómetro es un dispositivo que compara el recorrido de dos haces de luz enviados en direcciones perpendiculares (de 90 grados) para hacer que reboten y volver a compararlos en el mismo punto. El experimento LIGO, divide un haz laser en dos, que recorren dos brazos exactamente iguales de 5 kilómetros de longitud. Al llegar al final, los láseres rebotan en espejos y vuelven al punto de origen. Si los dos caminos miden exactamente lo mismo (y lo hacen), las crestas y valles de las ondas láser se superponen a la perfección cuando se recombinan y la señal resultante tiene un patrón estable.

Sin embargo, si una onda gravitacional atraviesa el detector, comprime el espacio-tiempo en una dirección y “altera su medida”, haciendo que el láser recorra menos distancia en un brazo que en el otro. Esa mínima diferencia hace que las crestas láser ya no coincidan exactamente y se produzca una señal de interferencia que podemos medir. En resumen, el interferómetro actúa como una regla de precisión extrema que traduce la ondulación del espacio-tiempo en variaciones de fase de la luz.

Rainer Weiss

Pues bien, cuando las ondas eran solo una predicción teórica, Rainer Weiss concibió y desarrolló uno de los primeros diseños de interferometría láser con la sensibilidad necesaria para captarlas. Su propuesta, y el trabajo posterior para convertirla en un proyecto experimental viable, fueron pilares sobre los que se levantó LIGO. Diseñar espejos, fuentes láser, sistemas de aislamiento frente al ruido sísmico y técnicas de procesamiento de datos que permitieran separar la señal real del ruido requirió no solo visión teórica sino una paciencia y una exquisita ingeniería experimental.

Le debemos, por lo tanto, buena parte de la nueva era que se abre ante nosotros: la astronomía multimensajero. Ya no dependemos únicamente de la luz para conocer los secretos del cosmos, las fusiones de agujeros negros o los mecanismos que gobernaron los primeros instantes del universo. Y, aunque Rainer Weiss ya no está entre nosotros, su voz perdurará en el solemne silencio de los interferómetros y en cada rincón que escruten en el universo.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque los expertos tienen sus preferencias, se puede utilizar indistintamente el término “ondas gravitatorias” y “ondas gravitacionales”. En este artículo, ambos sonintercambiables.

REFERENCIAS (MLA):

• “LSC - LIGO Scientific Collaboration”. Ligo.Org, 2021, https://www.ligo.org/.
• “Virgo Website”. Virgo-Gw.Eu, 2021, https://www.virgo-gw.eu/.
• Abbott, B.P. et al. “Observation Of Gravitational Waves From A Binary Black Hole Merger”. Physical Review Letters, vol 116, no. 6, 2016. American Physical Society (APS), doi:10.1103/physrevlett.116.061102. Accessed 27 June 2021. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102